麻省理工科学家发明能分离蛋白质的分子筛
- 来宝网2007年7月27日 10:26 点击：1552
来源：教育部科技发展中心
麻省理工（MIT）发明的新技术能提高精确分离蛋白质的速度，这将有助于疾病的诊断和治疗。
从血液这类复杂的生物溶液中分离蛋白质对于了解疾病，发展新治疗方法有着重要意义。MIT工程师发明的分子筛能比传统方法更精确的区分蛋白质。
小组的工作发表在近期的一系列刊物上，包括《Physical Review Letters》等。
分子筛由微纺织技术制成，其关键结构是无数大小一致的微孔。通过这些微孔，蛋白质能被区分开来。指甲大小的芯片上分布着数百万个小孔。这些分子筛能区分特定大小和形状的蛋白质。
比较而言，传统区分方法——凝胶电泳就显得太费时间，而且不可预期。凝胶中的小孔大小不一，而电泳法本身的过程也让科学家们困惑。
MIT电子和生物工程助理教授Jongyoon Han说：“没人能精确测量凝胶中的孔大小。但在我们的微孔体系中，我们能精密控制孔的大小，因此也可以操控蛋白分子经过分子筛的过程。”
Han表示，这表明蛋白质能更有效的被区分，所以可以帮助科学家更好的了解这些重要的分子。
研究小组的领导者是机械工程系研究生Jianping Fu。Han以及小组在硅芯片上制成了分子筛。含有蛋白质的一个生物样品正在应用这个筛进行分离。
分子筛的机理基于Ogston筛选机制理论模型。在这个模型中，向深层以及浅层运动的蛋白质联合起来构成能垒。这些能垒按大小将蛋白质分开。小的蛋白质分子通过得较快，然后是较大的蛋白分子，最大的蛋白质最后通过。
一旦分离完成，科学家就能提取他们感兴趣的蛋白质，其中包括生病时才会出现的“生物标记”蛋白质。通过研究这些生物标记的变化，学者可以在症状出现前就对疾病作出早期诊断，同时发展新的治疗方法。
Ogston筛选模型一直被用来解释凝胶电泳，但是这一模型从未在凝胶实验中得到过确切验证。现在MIT研究者能通过微孔筛确认Ogston模型。
Han表示：“这是第一次有人从实验上确认分子筛的理论基础，尽管这一理论已使用了超过50年。我们能精确控制筛孔大小，改变它们的形状，因此能制造更好的分离系统。”这种筛结构是由Han早期在康奈尔大学从事DNA研究的成果发展起来的。
现在的一维分子筛的表现已经能和最好的一维凝胶电泳相比，但Han表示筛的性能还能得到极大的提升。
Fu最后说：“这装置能取代凝胶，给我们一个研究Ogston筛选的理想物理平台。”分子筛也许还能取代二维凝胶，用来寻找疾病的分子标记，使我们更好的了解疾病。
部分英文原文：
Nanofilter array chip for fast gel-free biomolecule separation
We report here a microfabricated nanofilter array chip that can size-fractionate sodium dodecyl sulfate (SDS)-protein complexes and small DNA molecules based on the Ogston sieving mechanism. Nanofilter arrays with a gap size of 40–180 nm were fabricated and characterized. Complete separation of SDS-protein complexes and small DNA molecules were achieved in several minutes with a separation length of 5 mm. The fabrication strategy for the nanofilter array chip allows further increasing of the nanofilter density and decreasing of the nanofilter gap size, leading, in principle, to even faster separation.
（来源： 来宝网 ）
麻省理工（MIT）发明的新技术能提高精确分离蛋白质的速度，这将有助于疾病的诊断和治疗。
从血液这类复杂的生物溶液中分离蛋白质对于了解疾病，发展新治疗方法有着重要意义。MIT工程师发明的分子筛能比传统方法更精确的区分蛋白质。
小组的工作发表在近期的一系列刊物上，包括《Physical Review Letters》等。
分子筛由微纺织技术制成，其关键结构是无数大小一致的微孔。通过这些微孔，蛋白质能被区分开来。指甲大小的芯片上分布着数百万个小孔。这些分子筛能区分特定大小和形状的蛋白质。
比较而言，传统区分方法——凝胶电泳就显得太费时间，而且不可预期。凝胶中的小孔大小不一，而电泳法本身的过程也让科学家们困惑。
MIT电子和生物工程助理教授Jongyoon Han说：“没人能精确测量凝胶中的孔大小。但在我们的微孔体系中，我们能精密控制孔的大小，因此也可以操控蛋白分子经过分子筛的过程。”
Han表示，这表明蛋白质能更有效的被区分，所以可以帮助科学家更好的了解这些重要的分子。
研究小组的领导者是机械工程系研究生Jianping Fu。Han以及小组在硅芯片上制成了分子筛。含有蛋白质的一个生物样品正在应用这个筛进行分离。
分子筛的机理基于Ogston筛选机制理论模型。在这个模型中，向深层以及浅层运动的蛋白质联合起来构成能垒。这些能垒按大小将蛋白质分开。小的蛋白质分子通过得较快，然后是较大的蛋白分子，最大的蛋白质最后通过。
一旦分离完成，科学家就能提取他们感兴趣的蛋白质，其中包括生病时才会出现的“生物标记”蛋白质。通过研究这些生物标记的变化，学者可以在症状出现前就对疾病作出早期诊断，同时发展新的治疗方法。
Ogston筛选模型一直被用来解释凝胶电泳，但是这一模型从未在凝胶实验中得到过确切验证。现在MIT研究者能通过微孔筛确认Ogston模型。
Han表示：“这是第一次有人从实验上确认分子筛的理论基础，尽管这一理论已使用了超过50年。我们能精确控制筛孔大小，改变它们的形状，因此能制造更好的分离系统。”这种筛结构是由Han早期在康奈尔大学从事DNA研究的成果发展起来的。
现在的一维分子筛的表现已经能和最好的一维凝胶电泳相比，但Han表示筛的性能还能得到极大的提升。
Fu最后说：“这装置能取代凝胶，给我们一个研究Ogston筛选的理想物理平台。”分子筛也许还能取代二维凝胶，用来寻找疾病的分子标记，使我们更好的了解疾病。
部分英文原文：
Nanofilter array chip for fast gel-free biomolecule separation
We report here a microfabricated nanofilter array chip that can size-fractionate sodium dodecyl sulfate (SDS)-protein complexes and small DNA molecules based on the Ogston sieving mechanism. Nanofilter arrays with a gap size of 40–180 nm were fabricated and characterized. Complete separation of SDS-protein complexes and small DNA molecules were achieved in several minutes with a separation length of 5 mm. The fabrication strategy for the nanofilter array chip allows further increasing of the nanofilter density and decreasing of the nanofilter gap size, leading, in principle, to even faster separation.
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